CN113081362A - 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统 - Google Patents

一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113081362A
CN113081362A CN202110383806.3A CN202110383806A CN113081362A CN 113081362 A CN113081362 A CN 113081362A CN 202110383806 A CN202110383806 A CN 202110383806A CN 113081362 A CN113081362 A CN 113081362A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ultrasonic
puncture
frequency
image
diagnosis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110383806.3A
Other languages
English (en)
Inventor
张博
吕加兵
王丹
周竺霖
崔崤峣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN202110383806.3A priority Critical patent/CN113081362A/zh
Publication of CN113081362A publication Critical patent/CN113081362A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61D—VETERINARY INSTRUMENTS, IMPLEMENTS, TOOLS, OR METHODS
    • A61D1/00—Surgical instruments for veterinary use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61D—VETERINARY INSTRUMENTS, IMPLEMENTS, TOOLS, OR METHODS
    • A61D7/00—Devices or methods for introducing solid, liquid, or gaseous remedies or other materials into or onto the bodies of animals
    • A61D7/04—Devices for anaesthetising animals by gases or vapours; Inhaling devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A61B2017/3413—Needle locating or guiding means guided by ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/108—Computer aided selection or customisation of medical implants or cutting guides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2063—Acoustic tracking systems, e.g. using ultrasound
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
    • A61B2034/2046—Tracking techniques
    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Anesthesiology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，包括高频超声换能器、微型超声探针、硬件系统以及软件系统，硬件系统包括超声换能器机械旋转、高频信号发射、接收时序控制、信号采集与处理图像和图像显示系统。本发明通过有限元仿真技术、换能器设计技术和换能器工艺研制技术进行微型高频换能器制作，并通过换能器腔内机械旋转与运动控制，利用高频信号发射与接收时序控制技术和360°回波图像合成技术等实现超声图像实时成像，从而解决当前临床上术前的CT和核磁共振成像等现有立体目标组织定位与术中由于患者病情动态发展而引起的目标组织定位偏差问题；在应用时可以为目标组织活检提取提供精准超声导航，解决当前临床病灶定位不准的问题。

Description

一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，尤其是一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统。
背景技术
超声穿刺诊疗全称为超声引导穿刺治疗术，它是一种利用超声波技术的医疗方法，顾名思义是在超声的引导下，用细穿刺针刺入患病组织内完成相对应诊疗的手术，同时超声引导穿刺治疗术适用于：浆膜腔、>5cm单纯性肝囊肿伴有临床症状者、>5cm单纯性肾囊肿伴有临床症状者、胰腺囊肿、肝脓肿、腹部脓肿、3～5cm肝癌经皮穿刺乙醇治疗、阻塞性黄疸临床需要进行胆管穿刺置管引流者、超声导向肝癌微波治疗和超声导向肝癌射频治疗等。
现市面上的超声穿刺诊疗系统大多数在应用的过程中由于无法做到时序控制技术结合超声成像技术，所以就无法实现超声图像实时成像，这样在临床上术前容易造成CT和核磁共振成像等现有立体目标组织定位与术中由于患者病情动态发展而引起的目标组织定位偏差情况，从而降低了超声穿刺的准确性，成功率不高，同时再应用的过程中临床病灶定位不准确，容易出现穿刺路怪周边血管、神经等组织状况不明的现实问题。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足，提供了一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统。
本发明为解决上述现象，采用以下技术方案，一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，包括高频超声换能器、微型超声探针、硬件系统以及软件系统，硬件系统包括超声换能器机械旋转、高频信号发射、接收时序控制、信号采集与处理图像和图像显示系统，所述软件系统包括图像采集软件、图像测量软件、图像后处理软件和图像分析软件，所述高频超声换能器安装在传动轴上，所述传动轴的尾部固定连接电缆线，所述传动轴的外部套接鞘管。
研究方法包括如下：
S1，首先进行仿体标本体外验证，离体动物组织穿刺验证；
S2，由大鼠异氟烷吸入麻醉，然后进行两组对照；
S3，在进行手术操作时，按照一定的顺序进行脑室穿刺、腰大池穿刺、肝脏穿刺、出血及肿瘤模型穿刺、锁骨下静脉穿刺和球后注射；
S4，完成超声穿刺后，使用CT进行扫描，然后组织切片镜检，接着进行位置精确性分析以及副损伤比较；
S5，制备出产品样机1台，并制定产品技术标准，然后提交第三方测试报告。
作为本发明的进一步优选方式，利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S1中，同时探头设计主要包括背衬层、压电层、匹配层、电极层等组成部分的材料选择与结构分布，电极连接与引线导出设计，焊点分布等几个方面。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S3中，利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，在进行超声穿刺时，微型超声探针的请怪设计为1.0mm左右，长度为100 -300mm的可适合临床绝大多数经皮穿刺介入诊疗技术的需要，如脑室、椎管、体腔、脏器、淋巴、血管穿刺或注射等。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，由于换能器的发射超声频率越高，其分辨力越高，但穿透力就降低，所以需要高低频选择根据目标组织深度及体积进行决定。
作为本发明的进一步优选方式，步骤S4中，在超声穿刺的过程中，需要利用硬件系统发射高频信号发射，然后有接收时序控制进行控制，同时信号采集与处理图像和图像显示系统开始运行，从而采集到患者的超声图像，最后再由软件系统的图像采集软件来采集图像，并利用图像测量软件对不同的图像进行测量，接着再由图像后处理软件对图像进行处理，最后利用图像分析软件完成结果分析即可。
本发明通过有限元仿真技术、换能器设计技术和换能器工艺研制技术进行微型高频换能器制作，并通过换能器腔内机械旋转与运动控制，利用高频信号发射与接收时序控制技术和360°回波图像合成技术等实现超声图像实时成像，从而解决当前临床上术前的CT和核磁共振成像等现有立体目标组织定位与术中由于患者病情动态发展而引起的目标组织定位偏差问题。
附图说明
图1为本发明的诊疗流程示意图；
图2为本发明的高频超声换能器的结构示意图。
图中，电缆线-1、传动轴-2、高频超声换能器-3、鞘管-4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种技术方案：一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，包括高频超声换能器3、微型超声探针、硬件系统以及软件系统，硬件系统包括超声换能器机械旋转、高频信号发射、接收时序控制、信号采集与处理图像和图像显示系统，所述软件系统包括图像采集软件、图像测量软件、图像后处理软件和图像分析软件，所述高频超声换能器3安装在传动轴2上，所述传动轴2的尾部固定连接电缆线1，所述传动轴2的外部套接鞘管4。
研究方法包括如下：
S1，首先进行仿体标本体外验证，离体动物组织穿刺验证；
S2，由大鼠异氟烷吸入麻醉，然后进行两组对照；
S3，在进行手术操作时，按照一定的顺序进行脑室穿刺、腰大池穿刺、肝脏穿刺、出血及肿瘤模型穿刺、锁骨下静脉穿刺和球后注射；
S4，完成超声穿刺后，使用CT进行扫描，然后组织切片镜检，接着进行位置精确性分析以及副损伤比较；
S5，制备出产品样机1台，并制定产品技术标准，然后提交第三方测试报告。
利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
步骤S1中，同时探头设计主要包括背衬层、压电层、匹配层、电极层等组成部分的材料选择与结构分布，电极连接与引线导出设计，焊点分布等几个方面。
步骤S3中，利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
步骤S4中，在进行超声穿刺时，微型超声探针的请怪设计为1.0mm左右，长度为100-300mm的可适合临床绝大多数经皮穿刺介入诊疗技术的需要，如脑室、椎管、体腔、脏器、淋巴、血管穿刺或注射等。
步骤S4中，由于换能器的发射超声频率越高，其分辨力越高，但穿透力就降低，所以需要高低频选择根据目标组织深度及体积进行决定。
步骤S4中，在超声穿刺的过程中，需要利用硬件系统发射高频信号发射，然后有接收时序控制进行控制，同时信号采集与处理图像和图像显示系统开始运行，从而采集到患者的超声图像，最后再由软件系统的图像采集软件来采集图像，并利用图像测量软件对不同的图像进行测量，接着再由图像后处理软件对图像进行处理，最后利用图像分析软件完成结果分析即可。
综上所述，本发明通过有限元仿真技术、换能器设计技术和换能器工艺研制技术进行微型高频换能器制作，并通过换能器腔内机械旋转与运动控制，利用高频信号发射与接收时序控制技术和360°回波图像合成技术等实现超声图像实时成像，从而解决当前临床上术前的CT和核磁共振成像等现有立体目标组织定位与术中由于患者病情动态发展而引起的目标组织定位偏差问题；在应用时可以为目标组织活检提取提供精准超声导航，解决当前临床病灶定位不准，以及穿刺路怪周边血管、神经等组织状况不明的现实问题。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，包括高频超声换能器（3）、微型超声探针、硬件系统以及软件系统，硬件系统包括超声换能器机械旋转、高频信号发射、接收时序控制、信号采集与处理图像和图像显示系统，所述软件系统包括图像采集软件、图像测量软件、图像后处理软件和图像分析软件，所述高频超声换能器（3）安装在传动轴（2）上，所述传动轴（2）的尾部固定连接电缆线（1），所述传动轴（2）的外部套接鞘管（4）。
2.根据权利要求1所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，研究步骤包括如下：
S1，验证：首先进行仿体标本体外验证，离体动物组织穿刺验证；
S2，动物体内试验：由大鼠异氟烷吸入麻醉，然后进行两组对照；
S3，手术操作：在进行手术操作时，按照一定的顺序进行脑室穿刺、腰大池穿刺、肝脏穿刺、出血及肿瘤模型穿刺、锁骨下静脉穿刺和球后注射；
S4，超声导航穿刺：完成超声穿刺后，使用CT进行扫描，然后组织切片镜检，接着进行位置精确性分析以及副损伤比较；
S5，测试报告：制备出产品样机1台，并制定产品技术标准，然后提交第三方测试报告。
3.根据权利要求1所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
4.根据权利要求2所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，步骤S1中，同时探头设计主要包括背衬层、压电层、匹配层、电极层等组成部分的材料选择与结构分布，电极连接与引线导出设计，焊点分布等几个方面。
5.根据权利要求2所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，步骤S3中，利用高频探头尺寸小、高分辨率的及不同组织对超声反射不同特点，穿刺诊疗实时检测，精准定位目标组织，规避穿刺路径重要血管、神经等组织结构，减少手术失误率及副损伤。
6.根据权利要求2所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，步骤S4中，在进行超声穿刺时，微型超声探针的请怪设计为1.0mm左右，长度为100 -300mm的可适合临床绝大多数经皮穿刺介入诊疗技术的需要，如脑室、椎管、体腔、脏器、淋巴、血管穿刺或注射等。
7.根据权利要求2所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，步骤S4中，由于换能器的发射超声频率越高，其分辨力越高，但穿透力就降低，所以需要高低频选择根据目标组织深度及体积进行决定。
8.根据权利要求2所述的一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统，其特征在于，步骤S4中，在超声穿刺的过程中，需要利用硬件系统发射高频信号发射，然后有接收时序控制进行控制，同时信号采集与处理图像和图像显示系统开始运行，从而采集到患者的超声图像，最后再由软件系统的图像采集软件来采集图像，并利用图像测量软件对不同的图像进行测量，接着再由图像后处理软件对图像进行处理，最后利用图像分析软件完成结果分析即可。
CN202110383806.3A 2021-04-09 2021-04-09 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统 Pending CN113081362A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110383806.3A CN113081362A (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110383806.3A CN113081362A (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113081362A true CN113081362A (zh) 2021-07-09

Family

ID=76675917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110383806.3A Pending CN113081362A (zh) 2021-04-09 2021-04-09 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113081362A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114190983A (zh) * 2021-11-19 2022-03-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声成像方法及装置
WO2024027035A1 (zh) * 2022-08-02 2024-02-08 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 微型多频阵列式超声换能器、多频超声三维成像探头及其成像方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114190983A (zh) * 2021-11-19 2022-03-18 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声成像方法及装置
CN114190983B (zh) * 2021-11-19 2024-05-28 中国科学院深圳先进技术研究院 一种超声成像方法及装置
WO2024027035A1 (zh) * 2022-08-02 2024-02-08 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 微型多频阵列式超声换能器、多频超声三维成像探头及其成像方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107028626B (zh) 一种前列腺术弹性配准方法及装置
EP3359046B1 (en) Systems and methods for registering images obtained using various imaging modalities and verifying image registration
US20120265057A1 (en) Ultrasound endoscope system and ultrasound observation method
CN113081362A (zh) 一种微型高频介入超声穿刺诊疗系统
JP2011522654A (ja) 音響素子を持つ生検装置
JP2013517039A (ja) 撮像装置
JP2009523499A (ja) 子宮内超音波および使用方法
WO2018214805A1 (zh) 一种前列腺穿刺套件
RU2718312C2 (ru) Способ обработки морфологической информации и информации об эластичности тканей и устройство определения эластичности
US20050187475A1 (en) Ultrasound diagnosis apparatus
Zhang et al. Toward dynamic lumbar puncture guidance using needle-based single-element ultrasound imaging
Buonocore et al. Steerable real-time sonographically guided needle biopsy
CN204600529U (zh) 弹性检测设备
CN204468147U (zh) 可直视自动活检穿刺枪
CN106821463B (zh) 一种实时显示穿刺针位置的超声图像引导系统及其使用方法
US20080009732A1 (en) Process of using a direct imaging apparatus (like ultrasound catheter or fiber-optic/hysteroscopic imaging) for real time intra-vaginal imaging for intra-partum assessment of cerrvical dilatation and descent of fetal presenting part and any other management of active labor with the goal of delivery
CN115089216A (zh) 一种血管内超声探头的在体导航方法
Jeng et al. Laser-generated leaky acoustic wave imaging for interventional guidewire guidance
RU2827129C1 (ru) Способ робот-ассистированной биопсии предстательной железы с предварительным ультразвуковым сканированием
Kreager et al. Lung nodule biopsy guided using a 30 MHz ultrasound transducer: in vitro study
Lv et al. Development of a High Frequency Forward-looking Phased-array Transducer in Guiding Interventional Procedures
WO2022243714A1 (en) Depth-surface imaging device for registering ultrasound images to each other and to surface images by using surface information
Wang et al. Whole-Body Human Ultrasound Tomography
CN103596506A (zh) 回声反射套筒
Kirberger et al. Interventional procedures

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination